LLC谐振回路电流(tank current)分析与测量
LLC是前端DC-DC转换器的最佳备选项，它可以满足宽输入电压范围和高效率要求。UCC25600专为使用谐振拓扑结构的DC/DC应用而设计，特别是LLC半桥谐振转换器。这种高度集成的控制器只有8支引脚，并使用小尺寸封装，它可以极大简化系统设计和布局，同时还可以缩短产品上市时间【2】。因此，我们把LLC半桥谐振转换器作为一个例子，来分析谐振回路电流。
谐振回路电流分析
图1为一个LLC谐振半桥转换器电路。
S1和S2为一次MOSFET。
CS1和CS2为MOSFET漏极和源极之间的寄生电容器。
DS1和DS2为MOSFET的体二极管。
Lr和Cr为谐振电感器和谐振电容器。
Lm为变压器的磁电感器。
n为一次和二次线圈的匝数比
二次整流器包含D1和D2。
CO为输出电容器。
RL为负载。
Vin为输入电压，而VO则为输出电压。
图 1 LLC谐振半桥转换器
LLC谐振转换器共有2个谐振频率：一个由Lr和Cr产生，如方程式1所示；另一个由Lr、Lm和Cr产生，如方程式2所示。一般而言，按照设计，正常输入电压时LLC工作在fr频率下，从而实现最佳效率。开关频率大于fr。一次MOSFET的ZVS可以实现，但是二次二极管的ZCS无法实现；它被称作LC串联谐振。当开关频率低于fr但高于fm时，可以同时实现ZVS和ZCS。由于某个时间内会出现Lr、Lm和Cr谐振，因此它被称作LLC串联谐振。在参考文献【3】中，大部分负载范围的开关频率均低于fr，因此本应用报告会对频率低于fr的工作情况进行分析。
图2为fm
图 2 fm
在t2下，高侧MOSFET S1被关闭，但低侧MOSFET仍处于关闭状态，因此t2为死区时间之初。在此周期，谐振回路电流无法流经MOSFET；它对CS1充电，然后对CS2放电。CS1和CS2参与谐振。CS1和CS2相等，并且都很小，因此该周期非常短。ZVS迅速达到。在现实系统中，Cr>>CS1，因此在该周期内，VCr几乎不变；可以把它看作是一个DC电压源。图3显示了一个简化版电路。
图 3 t2
所有参数如方程式3和4所示，谐振频率等于方程式5。由于Ceq，fr3远远大于fr1和fr2。
其中，
我们对该周期内谐振回路电流值的变化进行研究，因此要求一个方程式来描述时域谐振回路电流。该周期的实际开始时间为t2，结束时间为t3。为了简化计算过程，假设周期开始时间为0，则结束时间为ta。时间为0时，VCeq的电压为
，谐振回路电流为ILr，因此
。时间ta时，VCeq的电压为
，因此
。根据方程式3，VCeq（t）为：
其中，p1和p2为常量。我们定义
，因此方程式6可以得到简化。
iLr（t）表示为方程式8。
分别代入方程式7和8中，常量系数p1和p2推导得：
放入方程式6。
根据方程式11，可推导出sin（ωrmt a） 和cos（ωrmt a）。
iLr（ta）如方程式12所示。由于推导得到所有参数，因此可得到iLr（ta）的确切值。
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